Projektbeschreibung
Neue Werkzeuge könnten die Polarisationslebensdauer von magnetischen Kernspins zuverlässig vorhersagen
Ein großer Vorteil der Kernspinresonanz ist die relativ lange Lebensdauer der angeregten Kernspinzustände, die ein tieferes Verständnis des Verhaltens und der Bewegung chemischer Substanzen ermöglicht. Bislang gibt es keine Methode zur verlässlichen Vorhersage der Lebensdauer langlebiger Zustände, die von wenigen Minuten bis zu Stunden reichen kann. Darüber hinaus basiert die Suche nach Molekülen, die als Magnetresonanzsignal agieren können, auf Vermutungen. Das EU-finanzierte Projekt NuMagLongRx plant die Entwicklung moderner Rechenwerkzeuge, um den Entwurf von Magnetresonanzsignalen zu erleichtern, die Spin-Polarisation viele Stunden erhalten können. Alle Werkzeuge werden quelloffen sein und mit Dokumentation, Workshops, Anleitungsvideos, Beiträgen in den sozialen Medien und Online-Beispielen begleitet.
Ziel
This project will develop computational tools that are critical in pushing forward the science of long-lived states (LLS) and their utilization as magnetic resonance beacons (MRB). The MRB support hyperpolarized nuclear spin order for long times (from few minutes to hours) and can generate enormously enhanced nuclear magnetic resonance (NMR) signals under a specific biochemical or physicochemical stimulus.
Presently, no method exists to reliably predict the LLS lifetimes and the molecules that can function as MRB have been found based only on an educated guess. An algorithm that accurately predicts LLS lifetimes will allow the design of MRB with a specific purpose, and to extend the present record of LLS lifetime to the scale of many hours. The latter will allow MRB to be hyperpolarized in a remote site and transported to the place of use for spectroscopic and imaging investigations.
The computational tools will be disseminated as a free-to-use software package, supported by documentation, workshops, instructional videos, social media posts, and online examples. The package is developed with special attention given to the fact that most of the users will not be experts in computational sciences or theoretical chemistry. The software combines molecular dynamics simulations and quantum chemical calculations in multiscale to produce propagators of the magnetization dynamics. Also, new electronic structure method will be developed to allow the inclusion of all relevant interaction mechanisms. It will include analysis tools to determine the processes and interaction mechanisms that govern LLS relaxation. The software will be experimentally optimized and applied to design MRB that are able to sustain extended LLS lifetimes.
Wissenschaftliches Gebiet
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
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Thema/Themen
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SO17 1BJ Southampton
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